Управление, информация, структура АСУ

Понятие управления

В XX веке был осуществлен научный и технологический прорыв в трех основных областях, которые перешли по наследству в XXI век:

• • атомная энергия;
• • космос;
• • информатика.

Еще Норберт Винер, «отец кибернетики» - науки об управлении, говорил: «Если XVII столетие и начало XVIII - век часов, а конец XVIII и все XIX столетие - век паровых машин, то настоящее время есть век связи и управления». Эта мысль еще более актуальна сейчас.

В кибернетике рассматриваются все возможные системы -биологические, технические, социальные, производственные. Для всех них имеются некоторые общие положения. Настолько общие, что словом кибернетика называлось даже философское течение, приверженцы которого утверждали: все беды человечества происходят от плохого управления, и если сделать управление хорошим, то человечество будет жить хорошо. Были философы-семантики, считавшие, что человечество будет жить хорошо, если договорится об одинаковом семантическом значении слов, особенно в международных отношениях. Наверное, эти философы теоретически были правы, но они не учитывали (неумышленно или умышленно) одно: управление обязательно имеет цель (даже в биологических системах, например, продолжение рода), а у людей цели разные, и нужно учитывать наличие разных классов общества, бедных стран и стран «золотого миллиарда». Именно в отношении затушевывания социальных целей, а не в отношении электронных вычислительных машин, в толстом советском философском словаре была сформулирована знаменитая фраза: «Кибернетика - реакционная лженаука...».

В формировании научных основ управления участвует ряд наук в областях: экономика, техника и производство (по отраслям, в том числе по водному транспорту), математика, социология, психология и др.

Практически сейчас слово кибернетика применяется к конкретным дисциплинам, таким как экономическая кибернетика, математическая кибернетика и др. В них идет речь главным образом о применении электронных вычислительных машин в той или другой области.

Прагматически сужая круг рассмотрения, будем рассматривать только организационные системы управления. Организационная система - это система организации, имеющей юридическое лицо. Под организацией в соответствии с гражданским законодательством понимается организация любой формы собственности - государственная, муниципальная, акционерное общество, некоммерческое товарищество и др. Соответственно выделяют разные виды управления, в частности:

• • государственное;
• • муниципальное;
• • коммерческих организаций;
• • корпоративное.

К водному транспорту относятся и взаимодействуют в его функционировании разнообразные организации:

• • федеральное агентство морского и речного транспорта (ФАМРТ);
• • государственные бассейновые управления водных путей и судоходства (ГБУВПиС);
• • администрации морских портов (АМП);
• • центральные управления государственного надзора на речном и на морском транспорте и их территориальные подразделения;
• • Российский Речной Регистр и Российский Морской Регистр судоходства;
• • судоходные компании и порты в форме акционерных обществ (некоторые находятся в статусе государственных унитарных предприятий - ФГУП и ГУП);
• • государственные предприятия связи водного транспорта;

• • федеральные государственные образовательные учреждения (ФГОУ);
• • и другие.

Принадлежность организации к водному транспорту определяется при регистрации кодом ОКОНХ (общероссийский классификатор отраслей народного хозяйства). Тесная информационная связь существует с вышестоящей организацией - Министерством транспорта РФ.

Кроме того, нужно иметь в виду организации других отраслей, с которыми должна быть тесная информационная связь:

• • министерства, ведомства, агентства в различных областях (экономика и финансы, связь, гидрометеорология, экология, чрезвычайные ситуации и др.);
• • транспортные ведомства субъектов Федерации;
• • железнодорожные станции, автопредприятия;
• • грузоотправители и грузополучатели.

Каждая организация имеет цель (цели) управления (хотя отдельные сотрудники организации могут понимать цель по-своему, а цель данной организации может противоречить целям других организаций).

Управление - это такой способ организации какого-либо деятельного процесса, который должен, в результате, привести к достижению поставленной цели. Задача состоит в том, чтобы, основываясь на логике, составить оптимальный план и стратегию достижения цели с возможно меньшими затратами. Для эффективного управления, прежде всего, необходимо знать цель и возможные пути ее достижения. Для этого необходимо владеть информацией о характеристиках технических средств, технологий, кадров и о многом другом. Обязательно нужна также информация о ходе процесса, позволяющая своевременно реагировать на отклонения, если они возникнут. Но важно не просто владеть информацией, а обладать ею в нужном объеме. Считается, что с увеличением фронта работ в два раза объем необходимой информации возрастает вчетверо.

Кибернетика предусматривает следующие элементы управления: управляющий объект; управляемые объекты; прямая связь; обратная связь. Несколько детализируя эти понятия, представим принципиальную схему системы управления (рис. 1).

Эта принципиальная (значит - упрощенная) схема в действительности выглядит сложнее. Если рассматривать, например, судоходную компанию, пароходство, то в управляющий объект входят подразделения управления пароходства (они могут называться управлениями, департаментами, службами, отделами, и их можно разделять на 2-3 уровня по подчиненности).

Рис. 1. Принципиальная схема системы управления

Вышестоящей системой сегодня является Федеральное агентство морского и речного транспорта (ФАМРТ), но в других отношениях также другие федеральные органы и органы субъектов Федерации (налоговые, статистические, арбитражные и др.). Связанных систем много: грузоотправители и грузополучатели, порты погрузки и выгрузки (если не входят в состав пароходства), ГБУВПиС (если пароходство речное), иностранные порты и компании (если пароходство морское), гидрометеорологические организации и многие другие. Управляемыми объектами являются суда (см. рис. 1) и соответственно их системы управления (которые тоже можно рассматривать как системы), а ниже их - технологическое управление судовыми механизмами. Если рассматривать систему ФАМРТ, то одним из управляемых объектов будет пароходство, а ниже его суда как организационные системы, в упоминании технологического уровня при этом нет необходимости.

Выделяют следующие функции управления:

• • организация самого управления (структура, должностные инструкции и др.);
• • формирование целей и стратегии управления (учредительные документы, положение об организации, положения о подразделениях организации и др.);
• • руководство (конкретизация стратегии и целей управления применительно к управляемым объектам и плановым периодам; мониторинг государственных нормативных правовых документов и разработка нормативных документов данной организации);
• • планирование (финансовое, экономическое, производственное; годовое, квартальное, месячное; по подразделениям, управляемым объектам (грузовым районам, судам и др.));
• • прогнозирование хода производственного процесса (по управляемым объектам и плановым периодам);
• • учет и отчетность (по управляемым объектам и плановым периодам; бухгалтерский учет; государственная статистическая отчетность организации);

• • оперативное управление, включающее:
• • мониторинг хода процесса в реальном режиме времени (например, ведение: дислокации судов; распределения механизации и портовых рабочих по причалам и обрабатываемым судам);
• • оперативное планирование (декадное, суточное);
• • оперативное прогнозирование (например, прогноз прибытия судов в порты обработки, к шлюзам);
• • оперативный учет (суточный, нарастающим итогом за декаду, месяц).

Управление по каждой функции включает следующие технологические этапы:

• • сбор информации;
• • обработка информации;
• • принятие решений;
• • передача решений исполнителям;
• • организация и контроль исполнения.

Разные функции по-разному поддаются автоматизации.

Первые три функции (организация управления, руководство, формирование целей и стратегии управления) автоматизировать трудно. Максимум, на что в отношении их можно рассчитывать, это ведение в Word'e или другом текстовом редакторе файлов нужных документов (структура, инструкции, положения) и их эпизодическая корректировка, а также использование нормативной правовой базы типа КонсультантПлюс, Гарант.

Наиболее просто поддаются автоматизации учет и отчетность. Они, как правило, имеют строгие формы, и обработка информации ограничивается арифметическими операциями, сортировкой и печатанием нужных выходных документов. Для бухгалтерского учета имеются мощные разработанные системы, например - 1С, которые могут применяться в любых организациях.

Планирование и прогнозирование хода производственного процесса алгоритмически сложны. Планирование желательно производить с использованием методов оптимизации решений, с рассмотрением и оценкой многих вариантов плана. Именно в этом видится в перспективе наибольший эффект от автоматизации управления. Пока в основном ограничиваются ведением нужных плановых файлов и их простейшей обработкой, например, с использованием табличной базы данных Excel.

Сказанное можно в основном отнести и к функциям оперативного управления. Оперативный учет и мониторинг хода процесса алгоритмически сравнительно просты, а оперативное прогнозирование и особенно оперативное планирование алгоритмически очень сложны. Но главная особенность оперативного управления состоит в необходимости работать в режиме реального времени или близком к нему. Отсюда возникают жесткие требования к технологии обработки информации и к техническим средствам, в частности, необходимость автоматической передачи информации непосредственно с управляемых объектов с использованием средств телекоммуникации, в реальном режиме времени.

Особенностью управления на транспорте является сам состав основных звеньев управления - это суда и перегрузочные комплексы в перевозочном и перегрузочном процессах. Но аналогичные особенности имеют и другие отрасли - производство автомобилей или медицина. Этими особенностями определяется состав информации, подлежащей обработке. Специфической же особенностью управления на транспорте является территориальная разбросанность и изменение положения в пространстве управляемых объектов. Наши суда ходят в тысячах километров или в тысячах миль от их центров управления, судоходные реки протянулись на 100 тыс. км, а морские пути глобальны в мировом масштабе. Это заставляет уделять особое внимание разнообразным средствам связи.

Нужно различать возможные виды взаимодействия человека и ЭВМ в процессе управления. Сказать: «Я работаю за ЭВМ, использую ЭВМ» - это не очень определенно. Выделяют следующие возможные виды взаимодействия, определяющие, что должен знать об АСУ выпускник водного института.

Использование результатов решения задач на ЭВМ. Речь идет о простейшем случае, когда человек сам за машиной не работает, а ему приносят документы-результаты обработки информации. И в этом случае пользователь должен понимать, что машина сделает только то, что в ее программу заложил программист, понимать заложенный алгоритм обработки информации и уметь судить о нем. Приведем конкретный пример, возникший на заре автоматизации управления в одном из речных пароходств, в важнейшей для транспорта задаче оперативного учета отправления грузов. Сведения поступали в пароходство из портов в тоннах, машина их суммировала и, кроме того, печатала в тысячах тонн, округляя по известным правилам (чем выше уровень, тем более укрупненные и наглядные данные нужны). Получилось следующее (табл. 1).

В строке «Всего» видим пустяковую невязку в 0,1 тыс. т, но это уменьшало суммарный объем перевозок, подрывало доверие к машине, и реакция сотрудниц управления пароходства была бурной: «Что же у вас машина такая дура?».

Таблица 1 Пример неудачного алгоритма

Причем, абсолютно безошибочного выхода из этой примитивной ситуации нет. Пришлось добавить в алгоритм разнесение невязки пропорционально объемам отправления по портам, в данном случае добавлялось 0,1 к порту Айв сумме в третьем столбце получалось также 47,4. Это тоже неправильность (по порту А), но имеющая меньшее значение.

Подготовка и ввод исходных данных. Если предусмотрен ввод объема отправления в тоннах (например, 9840), а введено в тыс. т (9,84), то для человека это все равно, а для машины ошибка (если не предусмотрен специальный анализ). Для человека-специалиста названия судна Волго-Дон-5065 и сокращенное ВД-5065 одинаково понятны, машина же стопроцентная формалистка 22

и одно из названий не поймет (если не предусмотрены специальные средства узнавания). Человек должен знать, как работает алгоритм, и иметь в виду, что должна иметься инструкция по вводу данных.

Работа за машиной в диалоговом режиме. Это сейчас широко распространено. Нужно хорошо знать работу с конкретными базами данных, задачами, анализировать и представлять, что можно сказать разработчику об их улучшении.

Формулирование постановок задач. Важная функция пользователя-сотрудника аппарата управления. Задавая разработчику задание, нужно хорошо представлять возможные варианты технологии и алгоритмов обработки информации. Если разработчик запросит миллион рублей, нужно понимать - не многовато ли это, и если Вы считаете, что достаточно 100 тысяч, нужно суметь объяснить это с учетом возможной технологии и в сравнении с известными аналогами.

Непосредственное программирование прикладных задач. Это тоже возможная функция работника управления. Сейчас разработаны мощные системы управления базами данных (СУБД, например - Access), делающие программирование баз данных сравнительно простым, подвластным обыкновенному работнику управления. Здесь не идет речь о системном программировании (например, разработка самих СУБД, операционных систем), для этого нужно специальное образование именно в этой области.

7.2. Информация и ее свойства

Информация - основа АСУ, для обработки информации существует все остальное. Поэтому, уяснив - что такое управление, нужно перейти к рассмотрению понятия информации.

«Кто владеет информацией, тот владеет миром» - такой существует афоризм. Миром, не миром - но своим делом - точно.

Современная научно-техническая революция характеризуется гигантским возрастанием социального и экономического значения информационной деятельности как средства обеспечения научной организации, контроля, управления и осуществления производства. Сформировалась и бурно развивается особая, на ходящаяся на самом острие научно-технического прогресса отрасль — индустрия информатики, эффективная организация которой все в большей степени обусловливает эффективное функционирование всех прочих отраслей хозяйства. По данным ЮНЕСКО в настоящее время уже более половины занятого населения развитых стран прямо или косвенно принимают участие в процессе производства и распространения информации.

Так, по статистическим данным процесс перераспределения трудовых ресурсов из сферы материального производства и обслуживания в информационную сферу хозяйства США привел к тому, что уже сейчас в информационной сфере работает более 60 % занятого населения страны. Это свидетельствует о переходе развитых стран на качественно новый этап их технического развития, который часто называют «веком информации». Действительно, материальные затраты многих стран на хранение, передачу и обработку информации превышают аналогичные расходы на энергетику. Академик Б. Н. Наумов еще в 80-х годах писал, что «...индустрия обработки информации играет в настоящее время для промышленно развитых стран ту же роль, которую на этапе индустриализации играла тяжелая промышленность... В конце ХХ-го столетия информационные ресурсы станут основным национальным богатством, а эффективность их промышленной эксплуатации во все большей степени будет определять экономическую мощь страны в целом». Мы видим, что в начале XXI столетия это действительно имеет место. В США, например, компьютерная информатика, занимавшая по объему капиталовложений недавно третье место среди отраслей хозяйства (уступая лишь автомобильной промышленности и нефтепереработке), сейчас вышла на первое место.

Один из наиболее важных этапов развития научно-технического прогресса сегодня - микропроцессорная революция, для которой характерны широкое использование в системах обработки информации персональных компьютеров, микропроцессоров и принципиально новая организация обработки информации - распределенная обработка, максимально приближающая вычислительные ресурсы к пользователю. По возможному влиянию на общество феномен персональных вычислений сравнивают лишь с изобретением книгопечатания. Информация, включающая общественно-политические, научные, технические и общекультурные знания - единственный вид ресурсов, который в ходе поступательного развития человечества не только не истощается, но увеличивается и вместе с тем содействует наиболее рациональному, эффективному использованию всех прочих ресурсов, их сбережению, а в ряде случаев расширению и созданию новых. В зависимости от содержания и качества используемой для управления информации достижение заданной цели возможно различными путями и, соответственно, при различных затратах ресурсов. Информация с философской точки зрения —мера организации системы. Повышение организованности и упорядоченности за счет привлечения дополнительной или более качественной информации нередко становится более важным фактором развития производства, нежели вовлечение в производство дополнительных объемов труда, сырья, энергии. Это тем более важно, что в первом случае система будет развиваться интенсивно, а во втором, при привлечении дополнительных материальных ресурсов, - экстенсивно. Использование информационных ресурсов повышает качество управления, ведет к интенсификации производства. Следует преодолеть традиционные представления о том, что первостепенное значение придается, прежде всего вещественным компонентам производства, и осознать, что информация также является неотъемлемой частью технологического процесса производства.

Под информацией понимаются все те сведения, которые уменьшают степень неопределенности нашего знания о конкретном объекте. Информация есть отражение реального мира; это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Сама по себе информация может быть отнесена к категории абстрактных понятий типа математических, но ряд ее особенностей приближает ее к материальным объектам. Так, информацию можно получить, записать, удалить, передать; информация не может возникнуть из ничего. Однако при распространении информации проявляется одно ее свойство, которое не присуще материальным объектам: при передаче информации из одной системы в другую количество информации в передающей системе не уменьшится, хотя в принимающей системе оно обычно увеличивается. Если бы информация не обладала этим свойством, то преподаватель, читая лекцию студентам, терял бы информацию и становился неучем. Итак, информация не материальна, но информация является свойством материи и не может существовать без своего материального носителя - средств переноса информации в пространстве и во времени. От выбора носителя и способа кодирования информации при выполнении конкретных информационных процедур во многом зависит эффективность функционирования системы управления. В системе управления информация, как правило, неоднократно изменяет не только свой код, но и тип носителя. Весьма распространенным способом кодирования информации является ее представление в виде последовательности символов определенного алфавита. Читая книгу, мы как раз и воспринимаем информацию, записанную на ее страницах в виде кодовых комбинаций (слов), состоящих из последовательности символов (букв, цифр) принятого алфавита. То же самое можно сказать и относительно информации, сообщаемой в процессе устной речи, обрабатываемой и передаваемой в вычислительных системах и т. п.

В книге рассматривается информация организационных систем управления, организационно-экономическая информация. Ее отличительная черта - связь с процессами управления коллективами людей. Она сопровождает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и услуг. Организационно-экономическая информация - это совокупность сведений, возникающих в процессе производственно-хозяйственной, коммерческой и финансовой деятельности и используемых для осуществления функций организационно-экономического управления этой деятельностью. Для нее характерны: большой объем; многократное повторение циклов получения и обработки; временной регламент процедур обработки информации; значительный удельный вес телекоммуникационных процедур и логических операций преобразования информации; сравнительно несложные расчеты для большинства видов информации и сложные алгоритмы обработки для некоторых из них.

Совокупность организационно-экономической информации любой сложности структурно можно свести к определенному набору минимальных семантических единиц ( показателей, обладающих потребительной стоимостью. Экономический показатель представляет собой контролируемый параметр объекта управления и состоит из совокупности логически связанных реквизитов, которые в общем случае могут характеризоваться наименованиями и значениями. Реквизит (логически неделимый элемент показателя, соотносимый с определенным свойством отображаемого информацией объекта или процесса. Реквизит нельзя разделить на более мелкие информационные единицы (буквы, цифры) без потери смысла. Пример: «Танкер Волгонефть-157, мощность 1472 кВт, грузоподъемность 5000 т». В целом эта запись - показатель, каждое составляющее ее слово или число - реквизит. Можно рассматривать соотношения этих слов и чисел более детально. Структурирование информации в ЭВМ рассматривается в гл. 2.

Информация должна быть адекватна цели управления. В свете идей семиотики (науки о знаковых системах) адекватность информации, соответствие ее содержания образу отображаемого объекта может выражаться в трех формах: синтаксической; семантической; экономической.

Синтаксическая адекватность связана с воспроизведением формально-структурных характеристик отражения, абстрагирована от смысловых и потребительских (полезностных) параметров. На синтаксическом уровне учитываются: тип носителя; способ представления информации; скорость передачи и обработки информации; формат кодов представления информации.

Семантическая адекватность имеет в виду учет смыслового содержания информации. На этом уровне анализируются те сведения, которые отражает информация, рассматриваются смысловые связи между кодами представления информации.

Экономическая адекватность отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации и цели управления. Экономический аспект рассмотрения информации связан с ценностью, полезностью информации для выработки управленческого решения. С этой точки зрения анализируются потребительские свойства информации.

Три формы адекватности информации соответствуют трем ступеням познания истины: от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности. Первая ступень соответствует восприятию внешних структурных характеристик, т.е. синтаксической стороны информации. Вторая ступень обеспечивает формирование понятий и представлений, выявление смысла, содержания информации. Третья ступень непосредственно связана с практическим использованием информации для целей деятельности системы.

Важнейшими конкретными свойствами информации являются:

• • полнота;
• • своевременность;
• • достоверность.

Замышляя разработку какой-либо задачи (базы данных, подсистемы, системы), нужно оценить экономическую адекватность замышляемого и цели управления, говоря проще - экономическую эффективность. К этому вопросу следует возвращаться по ходу разработки.

Реализуя замысел, нужно установить состав информации и оценить ее семантическую, смысловую адекватность цели управления. Может оказаться, что мы не видим возможности получения своевременной, полной и достоверной информации для этого замысла. Тогда приходится корректировать постановку задачи или отказаться от нее. Так, если мы замыслили планирование использования флота с применением симплексного метода линейного программирования, но не уверены в достоверности нужных для этого эксплуатационных и экономических характеристик судов, портов, - следует, видимо отказаться от применения этого строгого метода и применить другой подход.

Наконец, мы должны определить структуру информации и ее синтаксическую адекватность нашему замыслу. При этом надо иметь в виду существенную особенность машинной обработки информации. Машина - стопроцентная формалистка (скажем это снова). Желательно, чтобы структура записей по однородным объектам (судам, портам) была абсолютно одинаковой. Тогда сравнительно просты программирование и обработка информации. Если же по отдельным объектам вставлять разные дополнительные показатели, реквизиты, программирование и обработка существенно, на порядок, усложняются. Этого, бывает, не понимают заказчики разработок, которые на немашинном документе могут наставить разные примечания по каким-то объектам.